绘制人生的“最速曲线”
作者 乔子
发表于 2025年5月

空间物理学中有一条广为人知的“两点之间线段最短”公理,又名线段公理。言外之意,在任何连接两点的路径之中,线段永远是最短的。这条公理自小学起便深入人心,许多人穷极一生都不曾对它产生过质疑。那么,两点之间线段真的是最短的吗?以及两点之间线段真的是最优解吗?

1696年,荷兰数学家约翰·伯努利在德国科学期刊《学者学报》上发起了一个颇为有趣的研究挑战,问题是“在两点之间,哪种路径能让一个物体在重力作用下滑行得最快”。面对这个看似简单的问题,大多数人会不假思索地给出答案:两点之间线段最短。然而,伯努利通过一系列数学推导揭示了一个惊人的事实——“最短路径”并非两点间的直线,而是一条摆线,即一个圆轮滚动时轮边一点所描绘的曲线。这一发现不仅颠覆了当时人们对“最短路径”的认知,还揭示了一个全新的物理原理,即在重力作用下,物体沿摆线滑行的速度最快。这是因为摆线能使物体在下降过程中获得最大的速度,同时在水平方向上实现足够的位移。

本文刊登于《知识窗》2025年4期
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